Les OLED traitées en solution ouvrent la voie aux futures applications d''éclairage

Bénéficiant directement du projet PI-SCALE, qui comprend la création de lignes pilotes pour produire des OLED souples en utilisant des méthodes de dépôt roll-to-roll, SOLEDLIGHT (Solution Processed OLEDs for Lighting) est parvenu à mettre au point des OLED multicouches dont le rendement atteint 20 lm/W. Bien qu''ils ne soient pas encore au niveau de leurs équivalents traités sous vide, on espère que, d''ici la fin du projet, ces nouveaux dispositifs atteindront 100 lm/W et des durées de vie supérieures à 15 000 heures.

Le Dr Henk Bolink, chercheur à l''Université de Valence et coordinateur de SOLEDLIGHT, discute des réalisations actuelles du projet et de son potentiel, notamment pour l''éclairage général et les applications dans le secteur automobile.

En quoi votre projet apporte-t-il une solution potentielle au problème du coût des éclairages OLED?

Les OLED multicouches imprimées ou enrobées sont intéressantes par leurs performances élevées et parce qu''elles peuvent être produites avec des méthodes de dépôt à haut débit efficaces pour l''utilisation des matériaux. Le coût d''investissement initial est d''autre part moins élevé qu''avec les procédés industriels traditionnels de dépôt sous vide.

Qu''en est-il de l''efficacité et de la durée de vie de vos OLED? Comment se comportent-elles par rapport aux solutions alternatives?

Les OLED traitées avec la solution de SOLEDLIGHT ne sont pas encore au niveau de leurs équivalents traités sous vide. Les premières OLED totalement traitées en solution sont constituées de cinq couches actives et atteignent 20 lm/W.

Pouvez-vous nous en dire plus au sujet des spécificités de votre technologie et de vos procédés de production?

Notre objectif pour des OLED totalement traitées en solution est basée sur une double approche de couches réticulables et de solvants orthogonaux. La ligne d''enrobage roll-to-roll (R2R) que nous avons utilisée, disponible au Holst Centre for R&D, est constituée de deux stations d''enrobage situées à l''intérieur d''une salle blanche compacte. Elle comprend deux fours de séchage fermés, l''un de 20 m et l''autre de 10 m, pour les atmosphères d''air ou inertes, situés en dehors de la salle blanche. Les deux machines à enrober sont couplées dans une seule ligne et utilisent un système de transport à bande unique qui permet de traiter le substrat sans jamais toucher la surface sensible où est appliqué l''enrobage.

Pourquoi avez-vous choisi spécifiquement cette ligne de production?

Un objectif du projet SOLEDLIGHT était de démontrer la production à haut débit et à grande échelle d''OLED en utilisant des technologies à base de solution. La ligne d''enrobage R2R développée dans le cadre du projet PI-SCALE au Holst Centre est unique en Europe par sa capacité à déposer des encres OLED fonctionnelles sur de grandes surfaces et à grande vitesse.

Des analyses économiques ont montré que la production en masse d''éléments d''éclairage OLED à un coût compétitif nécessite un traitement en solution, car le dépôt sous vide devrait être bien trop onéreux (il faut cependant noter que la situation est différente pour les applications d''affichage). La ligne R2R est donc parfaitement adaptée aux besoins de notre projet.

Quelles ont été les principales leçons du projet?

Le succès de la production en R2R d''OLED par des techniques à base de solution dépend fortement des propriétés précises des matériaux utilisés, et particulièrement de leur stabilité / sensibilité chimique à des agents environnementaux comme l''eau et l''oxygène, qui peuvent potentiellement les dégrader et affecter les performances du dispositif.

C''est un problème beaucoup plus sérieux pour la fabrication R2R que pour le traitement feuille-à-feuille, où il est beaucoup plus facile d''exclure complètement les influences de l''atmosphère ambiante. Lorsque des systèmes de matériaux suffisamment stables sont disponibles, le procédé R2R peut cependant être mis en œuvre sans compromis sur la qualité des dispositifs OLED finaux, par rapport à la production feuille-à-feuille.

À quelles difficultés vous êtes-vous heurtés et comment les avez-vous surmontées?

Les couches émettant de la lumière et constituées de matériaux à faible poids moléculaire sont difficiles à protéger contre le dépôt ultérieur de couches effectué en utilisant des procédés humides. En utilisant une combinaison de composants réticulables et de solvants orthogonaux, nous avons pu préparer des OLED pouvant être intégralement traitées en solution.

Quels sont vos plans de commercialisation à l''issue du projet?

SOLEDLIGHT a deux partenaires industriels, OSRAM OLED GmbH et Solvay, ainsi que l''Open Innovation Centre Holst. OSRAM s''intéresse actuellement aux OLED pour l''industrie automobile, tout en poursuivant ses activités dans l''éclairage général.

Dans ces deux domaines d''application, les OLED traitées en solution et les techniques de R2R sont considérées comme de futures alternatives au procédé établi à base d''évaporation. Certains des matériaux et / ou technologies développés dans le cadre de SOLEDLIGHT pourraient être intégrés dans les services de ligne pilote OLED du projet PI-SCALE, situé au Holst Centre, dont l''objectif est de devenir une entité commerciale autonome après une période initiale de financement par l''UE.

SOLEDLIGHT
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